DE102007011696A1 - Method and apparatus for increasing the torque output of an AC motor at low frequency - Google Patents

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Abstract

Es sind Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines AC-Motordrehmomentabtriebs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte eines Erzeugens eines Stroms auf der Grundlage eines ersten Vergleichs einer Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors mit einer vorbestimmten Frequenz und eines zweiten Vergleichs einer Stärke eines befohlenen Stroms mit einem vorbestimmten DC-Strom und eines Versorgens des AC-Motors mit dem Strom.Methods and apparatus for controlling AC motor torque output are provided. The method includes the steps of generating a current based on a first comparison of a fundamental output frequency of the AC motor with a predetermined frequency and a second comparison of a commanded current magnitude with a predetermined DC current and supplying the AC motor with the current ,

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL TERRITORY

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Steuern von Wechselstrommotoren (AC-Motoren), und betrifft insbesondere eine Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung des Drehmomentabtriebs von sinusförmig gewickelten AC-Motoren.The The present invention relates generally to controlling AC motors (AC motors), and more particularly relates to an apparatus and method for controlling the torque output of sinusoidally wound AC motors.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

AC-Motoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, welche Fahrzeuganwendungen wie zum Beispiel eine Traktionssteuerung umfassen. Die bei Fahrzeuganwendungen verwendeten AC-Motoren werden typischerweise so gesteuert (z.B. durch einen Spannungszwischenkreisumrichter), dass die Motorphasenströme sinusförmig sind. Diese AC-Motoren sind allgemein Permanentmagnetmotoren, die entworfen sind, um eine sinusförmige Kurvenform des gegenelektromagnetischen Felds (emf) aufzuweisen. Ein Versorgen des AC-Motors mit einem sinusförmigen Eingangsstrom erzeugt typischerweise das höchste Durchschnittsdrehmoment ohne zusätzliche niederfrequente harmonische Schwingungen, welche eine Ursache von Drehmomentpulsen in den AC-Motoren sein können.AC motors are used in a variety of applications, which vehicle applications such as traction control. The in vehicle applications used AC motors are typically controlled (e.g. by a voltage source inverter) that the motor phase currents are sinusoidal. These AC motors are generally permanent magnet motors that are designed are sinusoidal Waveform of the counter-electromagnetic field (emf) exhibit. Providing the AC motor with a sinusoidal input current generated typically the highest Average torque without additional Low - frequency harmonic oscillations, which are a cause of Torque pulses in the AC motors can be.

Wenn der AC-Motor bei höheren Frequenzen über einem Grundabtriebszyklus des AC-Motors betrieben wird, werden thermische Belastungen in dem Spannungszwischenkreisumrichter üblicherweise gleichmäßig über das Schaltnetzwerk verteilt (z.B. über die sechs Schalter, die auf einer Transistor-Diodenkombination basieren). Bei niedrigeren Frequenzen einschließlich Stillstand kann die transiente thermische Impedanz dieser Schalter über Zeitspannen auftreten, die kürzer als die Zeitspanne des Grundabtriebszyklus sind. Als ein Ergebnis können die thermischen Belastungen in dem Spannungszwischenkreisumrichter für kurze Zeitspannen ungleichmäßig verteilt sein, und einige Schalter reagieren auf die ungleichmäßige Verteilung mit erhöhten Temperaturen, welche die Strombelastbarkeit solcher Schalter begrenzen. Abhängig von dem Betriebsbereich der Grundabtriebsfrequenzen kann die Ausgangsstromkapazität des Spannungszwischenkreisumrichters bei niedrigen Frequenzen einschließlich Gleichstrom (DC) im Vergleich zu der Ausgangsstromkapazität des Spannungszwischenkreisumrichters, der bei höheren Grundfrequenzen arbeitet, wesentlich verringert sein.If the AC motor at higher Frequencies over a basic output cycle of the AC motor, thermal Loads in the voltage source inverter usually evenly over that Distributed switching network (e.g. the six switches based on a transistor-diode combination). At lower frequencies including standstill, the transient thermal impedance of these switches occur over periods of time the shorter ones than the period of the basic output cycle. As a result can the thermal loads in the voltage source inverter for a short time Periods unevenly distributed and some switches respond to the uneven distribution with increased Temperatures that limit the current carrying capacity of such switches. Dependent From the operating range of the basic output frequencies, the output current capacity of the voltage source inverter can be at including low frequencies Direct current (DC) compared to the output current capacity of the voltage source inverter, the at higher Basic frequencies works, be substantially reduced.

Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Verfahren zur Steuerung eines AC-Motordrehmomentabtriebs bei niedrigeren Betriebsfrequenzen zu schaffen. Es ist zusätzlich wünschenswert, einen Spannungszwischenkreisumrichter bereitzustellen, der einen AC-Motor steuert, um einen Drehmomentabtrieb bei niedrigeren Betriebsfrequenzen zu erhöhen. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem voranstehenden technischen Gebiet und dem Hintergrund offenbar werden.Accordingly it is desirable a method of controlling an AC motor torque output lower operating frequencies. It is also desirable to provide a voltage source inverter, the one AC motor controls to torque output at lower operating frequencies to increase. About that Beyond that, others become desirable Features and characteristics of the present invention from the following detailed description and the appended claims in conjunction with the accompanying drawings and the foregoing technical field and the background.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Es werden Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, um einen AC-Motordrehmomentabtrieb zu steuern. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zur Steuerung eines AC-Motors bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte eines Durchführens eines ersten Vergleichs durch Vergleichen einer Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors mit einer vorbestimmten Frequenz, eines Durchführens eines zweiten Vergleichs durch Vergleichen einer Stärke eines befohlenen Stroms mit einem vorbestimmten DC, eines Erzeugens eines Motorstroms auf der Grundlage des ersten Vergleichs und des zweiten Vergleichs und eines Bereitstellens des Motorstroms an den AC-Motor.It For example, methods and apparatus for providing AC motor torque output are provided to control. In an exemplary embodiment, a method is provided for controlling an AC motor. The method comprises the steps of a performing a first comparison by comparing a basic output frequency of the AC motor at a predetermined frequency, performing a second comparison by comparing a magnitude of a commanded current with a predetermined DC, generating a motor current the basis of the first comparison and the second comparison and providing the motor current to the AC motor.

Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Steuerung eines sinusförmigen AC-Motors bereitgestellt, das die Schritte umfasst, dass eine Grundabtriebsfrequenz des sinusförmigen AC-Motors und eine befohlenen Stromstärke detektiert wird, ein erster Strom mit einer sinusförmigen Kurvenform erzeugt wird, wenn die Grundabtriebsfrequenz größer als eine vorbestimmte Frequenz ist, der erste Strom erzeugt wird, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz und die befohlene Stromstärke kleiner als ein vorbestimmter DC-Strom ist, ein zweiter Strom erzeugt wird, der eine trapezförmige Kurvenform aufweist, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist und die befohlene Stromstärke größer als der vorbestimmte DC-Strom ist, und der sinusförmige AC-Motor entweder mit dem ersten Strom oder mit dem zweiten Strom versorgt wird.at Another exemplary embodiment is a method for controlling a sinusoidal AC motor, which includes the steps that a basic output frequency of the sinusoidal AC motor and a commanded amperage is detected, a first Current with a sinusoidal Waveform is generated when the basic output frequency is greater than is a predetermined frequency, the first current is generated when the basic output frequency is less than the predetermined frequency and the commanded current less than a predetermined DC current is a second current is generated, which is a trapezoidal waveform when the basic output frequency is smaller than the predetermined one Frequency is and the commanded current is greater than the predetermined DC current, and the sinusoidal AC motor either with the first current or with the second current is supplied.

Ein Spannungszwischenkreisumrichter zur Steuerung eines Drehmomentabtriebs eines AC-Motors umfasst einen Controller und ein Schaltnetzwerk, das einen mit dem Controller gekoppelten Eingang und einen Ausgang aufweist, der zur Kopplung mit dem AC-Motor eingerichtet ist. Der Controller ist eingerichtet, um eine Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors mit einer vorbestimmten Frequenz zu vergleichen, um eine befohlene Stromstärke des Spannungszwischenkreisumrichters mit einem vorbestimmten DC-Strom zu vergleichen, und um ein Signal auf der Grundlage der Grundabtriebsfrequenz und der befohlenen Stromstärke zu übertragen. Das Schaltnetzwerk ist eingerichtet, um einen Strom im Ansprechen auf das Signal zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform weist der Strom auf der Grundlage des Signals eine sinusförmige Kurvenform oder eine trapezförmige Kurvenform auf.A voltage source inverter for controlling a torque output of an AC motor includes a controller and a switching network having an input coupled to the controller and an output configured for coupling to the AC motor. The controller is configured to compare a fundamental output frequency of the AC motor with a predetermined frequency to compare a commanded current of the voltage source inverter with a predetermined DC current and to transmit a signal based on the fundamental output frequency and the commanded current. The switching network is set up to have a current in the To generate response to the signal. In one embodiment, the current based on the signal has a sinusoidal waveform or a trapezoidal waveform.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION THE DRAWINGS

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den nachfolgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, undfollowing the present invention will be described in connection with the following Drawing figures described in which like reference numerals Denote elements, and

1 eine schematische Zeichnung eines Spannungszwischenkreisumrichtersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; 1 Fig. 12 is a schematic drawing of a voltage source inverter system according to an exemplary embodiment of the present invention;

2 eine schematische Zeichnung des in 1 gezeigten Umrichterschaltkreises ist; 2 a schematic drawing of the in 1 shown inverter circuit;

3 eine Phasenstromkurvenform ist, die zur Erläuterung der Arbeitsweise eines AC-Motorsystems nützlich ist; three is a phase current waveform useful for explaining the operation of an AC motor system;

4 eine Phasenstromkurvenform und eine Kurvenform von Grundbestandteilen des Phasenstroms gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, welche zur Erläuterung der Arbeitsweise des in 1 gezeigten Spannungszwischenkreisumrichters 10 nützlich sind; 4 is a phase current waveform and a waveform of basic components of the phase current according to an exemplary embodiment of the present invention, which is useful for explaining the operation of the present invention 1 shown voltage source inverter 10 useful;

5 eine trapezförmige Kurvenform ist, die zur Erläuterung der Kurvenformeigenschaften nützlich ist; 5 is a trapezoidal waveform useful for explaining the waveform characteristics;

6 eine Phasenstromkurvenform gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist; 6 is a phase current waveform according to an exemplary embodiment;

7 eine Phasenstromkurvenform gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist; 7 is a phase current waveform according to another exemplary embodiment;

8 eine Phasenstromkurvenform gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist; und 8th is a phase current waveform according to another exemplary embodiment; and

9 ein Verfahren zur Steuerung eines Spannungszwischenkreisumrichters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 9 A method of controlling a voltage source inverter according to an exemplary embodiment of the present invention.

BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION AN EXEMPLARY EMBODIMENT

Die nachfolgende genaue Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung zu begrenzen. Darüber hinaus ist nicht beabsichtigt, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie, die in dem voranstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund und der Kurzzusammenfassung oder der nachfolgenden genauen Beschreibung dargestellt ist, gebunden zu sein.The The following detailed description is purely exemplary in nature and does not intend the invention or the application and uses of To limit the invention. About that In addition, it is not intended, by any explicit or implicit those in the preceding technical field, the background and of the abstract or the following detailed description is to be bound.

Mit Bezug auf 1 ist ein Spannungszwischenkreisumrichtersystem 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Spannungszwischenkreisumrichtersystem 10 umfasst einen Controller 32, einen mit dem Controller 32 gekoppelten Umrichterschaltkreis 30 und einen Wechselstrommotor (AC-Motor) 12, der mit dem Umrichterschaltkreis 30 gekoppelt ist. Der Controller 32 weist allgemein einen ersten Eingang, der eingerichtet ist, um ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal) zu empfangen, und einen zweiten Eingang auf, der eingerichtet ist, um eine Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 12 zu empfangen, beispielsweise über eine direkte Rückkopplungsschleife mit dem AC-Motor oder indirekt über den Umrichterschaltkreis 30. Der Controller 32 erzeugt ein Ausgangssignal, das von dem Umrichterschaltkreis 30 empfangen wird, welcher das Ausgangssignal dann in eine modulierte Spannungskurvenform umwandelt, um den AC-Motor 12 zu betreiben. Der AC-Motor 12 ist ein sinusförmig gewickelter AC-Motor (z.B. Permanentmagnet oder Induktion), wie er üblicherweise bei Kraftfahrzeugen (z.B. Traktionsantriebssteuerungssysteme und dergleichen) verwendet wird.Regarding 1 is a voltage source inverter system 10 according to an exemplary embodiment of the present invention. The voltage source inverter system 10 includes a controller 32 , one with the controller 32 coupled inverter circuit 30 and an AC motor (AC motor) 12 connected to the inverter circuit 30 is coupled. The controller 32 generally includes a first input configured to receive a pulse width modulation (PWM) signal and a second input configured to have a basic output frequency of the AC motor 12 to receive, for example via a direct feedback loop with the AC motor or indirectly via the inverter circuit 30 , The controller 32 generates an output signal from the inverter circuit 30 which then converts the output signal into a modulated voltage waveform to the AC motor 12 to operate. The AC motor 12 is a sinusoidally wound AC motor (eg, permanent magnet or induction) commonly used in automobiles (eg, traction drive control systems, and the like).

2 stellt den Umrichterschaltkreis 30 von 1 genauer dar. Der Umrichterschaltkreis 30 ist ein mit dem AC-Motor 12 gekoppelter Dreiphasenschaltkreis. Insbesondere umfasst der Umrichterschaltkreis 30 Spannungsquellen (14, 16) und ein Schaltnetzwerk mit einem ersten Eingang, der mit den Spannungsquellen (14, 16) gekoppelt ist, und einem Ausgang, der zur Kopplung mit dem AC-Motor 12 eingerichtet ist. Obwohl die Spannungsquellen (14, 16) als eine verteilte DC-Verbindung mit zwei in Reihe geschalteten Quellen gezeigt ist, kann eine einzige Spannungsquelle verwendet werden. 2 sets the inverter circuit 30 from 1 more precisely. The inverter circuit 30 is one with the AC motor 12 coupled three-phase circuit. In particular, the converter circuit comprises 30 Voltage sources ( 14 . 16 ) and a switching network having a first input connected to the voltage sources ( 14 . 16 ) and an output for coupling to the AC motor 12 is set up. Although the voltage sources ( 14 . 16 ) is shown as a distributed DC connection with two sources connected in series, a single voltage source can be used.

Das Schaltnetzwerk umfasst drei Paare von seriellen Schaltern mit antiparallelen Dioden (d.h. antiparallel zu jedem Schalter), die jeder der Phasen entsprechen. Jedes der Paare von seriellen Schaltern umfasst einen ersten Schalter (18, 22, 26), der einen ersten Anschluss aufweist, der mit einer positiven Elektrode der Spannungsquelle (14, 16) gekoppelt ist, und einen zweiten Schalter (20, 24, 28), der einen zweiten Anschluss aufweist, der mit einer negativen Elektrode der Spannungsquelle (14, 16) gekoppelt ist, und einen ersten Anschluss aufweist, der jeweils mit einem zweiten Anschluss des ersten Schalters (18, 22, 26) gekoppelt ist.The switching network includes three pairs of serial switches with anti-parallel diodes (ie, antiparallel to each switch) corresponding to each of the phases. Each of the pairs of serial switches includes a first switch ( 18 . 22 . 26 ) having a first terminal connected to a positive electrode of the voltage source ( 14 . 16 ) and a second switch ( 20 . 24 . 28 ) having a second terminal connected to a negative electrode of the voltage source ( 14 . 16 ), and having a first terminal, each connected to a second terminal of the first switch ( 18 . 22 . 26 ) is coupled.

3 ist eine Phasenstromkurvenform, die zur Erläuterung der Arbeitsweise eines AC-Motorsystems nützlich ist. Ein herkömmlicher Spannungszwischenkreisumrichter, der einen AC-Motor steuert, erzeugt typischerweise drei sinusförmige Phasenströme (ia, ib und ic), von denen jeder eine Amplitude (Idc) aufweist. Um den AC-Motor bei niedrigeren Grundfrequenzen zu betreiben, werden von dem herkömmlichen Spannungszwischenkreisumrichter typischerweise Ströme mit niedrigeren Amplituden erzeugt, was wiederum eine Drehmomenterzeugung durch den AC-Motor verringert. three FIG. 12 is a phase current waveform useful for explaining the operation of an AC motor system. A conventional voltage source inverter that controls an AC motor, he typically produces three sinusoidal phase currents (i a , i b and i c ), each having an amplitude (I dc ). In order to operate the AC motor at lower fundamental frequencies, the conventional voltage source inverter typically produces lower amplitude currents, which in turn reduces torque generation by the AC motor.

4 ist eine Phasenstromkurvenform und eine Kurvenform von Grundbestandteilen des Phasenstroms gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zur Erläuterung der Arbeitsweise des in 1 gezeigten Spannungszwischenkreisumrichters 10 nützlich sind. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform erzeugt der in 1 gezeigte Spannungszwischenkreisumrichter 10 drei trapezförmige Phasenströme (ia, ib und ic), von denen jeder eine Amplitude (Idc) aufweist. Jeder der trapezförmigen Phasenströme (ia, ib und ic) ist einer Grundkomponente (40, 42 bzw. 44) zugeordnet. Bei einer gegebenen Amplitude (Idc) der trapezförmigen Phasenströme, welche im Wesentlichen gleich der Amplitude der in 4 FIG. 12 is a phase current waveform and a waveform of basic components of the phase current according to an exemplary embodiment of the present invention, for explaining the operation of the present invention 1 shown voltage source inverter 10 are useful. In this exemplary embodiment, the in 1 shown voltage source inverter 10 three trapezoidal phase currents (i a , i b and i c ), each having an amplitude (I dc ). Each of the trapezoidal phase currents (i a , i b and i c ) is a fundamental component ( 40 . 42 respectively. 44 ). For a given amplitude (I dc ) of the trapezoidal phase currents, which is substantially equal to the amplitude of the in

3 gezeigten sinusförmigen Phasenströme ist, ist die Grundkomponente (40, 42, 44) größer als die Amplitude der in 3 gezeigten sinusförmigen Phasenströme. Diese größere Grundkomponente (40, 42 und 44) schafft insgesamt ein Anwachsen des Drehmomentabtriebs von dem AC-Motor bezüglich der DC-Stromgrenze. three shown sinusoidal phase currents is the basic component ( 40 . 42 . 44 ) greater than the amplitude of in three shown sinusoidal phase currents. This larger basic component ( 40 . 42 and 44 ) provides an overall increase in torque output from the AC motor with respect to the DC current limit.

Auf 1 und 4 Bezug nehmend ist der Controller 32 eingerichtet, um zu ermitteln, wann die Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 30 kleiner als eine vorbestimmte Schwellenfrequenz ist. Diese vorbestimmte Schwellenfrequenz wird auf der Grundlage einer Vielzahl von Systemvorgaben (z.B. wann die Grundkomponente die Amplitude eines sinusförmigen Eingangsstroms überschreitet) ermittelt und beträgt vorzugsweise etwa 3 Hz, kann aber in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel einem Modulentwurf, variieren. Die vorbestimmte Schwelle ist in dem Controller 32 für eine Echtzeitabfrage während eines Betriebs des AC-Motors 12 gespeichert. In dem Fall, dass die Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 30 größer als die vorbestimmte Schwellenfrequenz ist, überträgt der Controller 32 ein erstes Signal, das den Umrichterschaltkreis 30 anweist, einen sinusförmigen Dreiphasenstrom auszugeben. In dem Fall, dass die Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 30 kleiner als die vorbestimmte Schwellenfrequenz ist, ermittelt der Controller 32 dann, wann die Amplitude der befohlenen Phasenströme von dem Umrichterschaltkreis 30 größer als die DC-Strombelastbarkeit des Umrichterschaltkreises 30 (z.B. Idc) ist. In dem Fall, dass die Amplitude der befohlenen Phasenströme von dem Umrichterschaltkreis 30 kleiner als die DC-Strombelastbarkeit des Umrichterschaltkreises 30 ist, fährt der Controller 32 fort, das erste Signal zu übertragen, um den Umrichterschaltkreis 30 zur Ausgabe eines sinusförmigen Dreiphasenstroms zu steuern. In dem Fall, dass die Amplitude der befohlenen Phasenströme von dem Umrichterschaltkreis 30 größer als die DC-Strombelastbarkeit des Umrichterschaltkreises 30 ist, überträgt der Cont roller 32 ein zweites Signal, das den Umrichterschaltkreis 30 anweist, einen trapezförmigen Dreiphasenstrom auszugeben. Zusätzlich kann der Controller 32 die Form des trapezförmigen Dreiphasenstroms ausgestalten, um eine Vielzahl von Systemvorgaben zu erfüllen.On 1 and 4 Referring to the controller 32 set up to determine when the basic output frequency of the AC motor 30 is less than a predetermined threshold frequency. This predetermined threshold frequency is determined based on a variety of system defaults (eg, when the fundamental component exceeds the amplitude of a sinusoidal input current) and is preferably about 3 Hz, but may vary depending on various factors such as a module design. The predetermined threshold is in the controller 32 for a real-time query during operation of the AC motor 12 saved. In the case that the basic output frequency of the AC motor 30 greater than the predetermined threshold frequency, the controller transmits 32 a first signal representing the inverter circuit 30 instructs to output a sinusoidal three-phase current. In the case that the basic output frequency of the AC motor 30 is less than the predetermined threshold frequency, the controller determines 32 when, the amplitude of the commanded phase currents from the inverter circuit 30 greater than the DC current rating of the inverter circuit 30 (eg I dc ). In the case that the amplitude of the commanded phase currents from the inverter circuit 30 smaller than the DC current carrying capacity of the inverter circuit 30 is, drives the controller 32 continues to transmit the first signal to the inverter circuit 30 to control the output of a three-phase sinusoidal current. In the case that the amplitude of the commanded phase currents from the inverter circuit 30 greater than the DC current rating of the inverter circuit 30 is, transfers the controller 32 a second signal representing the inverter circuit 30 instructs to output a trapezoidal three-phase current. In addition, the controller 32 make the shape of the trapezoidal three-phase current to meet a variety of system specifications.

5 ist eine trapezförmige Kurvenform, die zur Erläuterung der Kurvenformeigenschaften nützlich ist. Die trapezförmige Kurvenform ist durch drei Parameter gekennzeichnet: eine Amplitude (Idc) (z.B. die Amplitude des trapezförmigen Stroms), eine Breite (α1) der Basis der trapezförmigen Kurvenform und eine Breite (α2) der Spitze der trapezförmigen Kurvenform. Bei Dreiphasenpermanentmagnet-AC-Motoren ohne eine neutrale Rückleitung beträgt die Summe der Dreiphasenströme gemäß dem Kirchhoffschen Gesetz Null. Daher sind die Werte der Breiten (α1 und α2) gegeben als 2n/3 ≤ α1 ≤ π, und α1 + α2 = 4π/3. 5 is a trapezoidal waveform useful for explaining the waveform characteristics. The trapezoidal waveform is characterized by three parameters: an amplitude (I dc ) (eg, the amplitude of the trapezoidal current), a width (α 1 ) of the base of the trapezoidal waveform, and a width (α 2 ) of the peak of the trapezoidal waveform. For three-phase permanent magnet AC motors without a neutral return, the sum of three-phase currents is zero according to Kirchoff's law. Therefore, the values of the widths (α 1 and α 2 ) are given as 2n / 3 ≤ α 1 ≤ π, and α 1 + α 2 = 4π / 3.

6 ist eine Phasenstromkurvenform gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die Untergrenzenphasenströme (ia, ib und ic) (z.B. eine Rechteckkurve) darstellt, wenn α1 = 2π/3. Auf ähnliche Weise stellt die in 7 gezeigte Phasenstromkurvenform Phasenströme (ia, ib und ic) dar, wenn α1 = 5π/6, und die in 8 gezeigte Phasenstromkurvenform stellt Obergrenzenphasenströme (ia, ib und ic) dar, wenn α1 = π. 6 FIG. 12 is a phase current waveform according to an example embodiment illustrating lower limit phase currents (i a , i b, and i c ) (eg, a square wave) when α 1 = 2π / 3. Similarly, the in 7 shown phase current waveform phase currents (i a , i b and i c ), if α 1 = 5π / 6, and the in 8th shown phase current waveform represents upper limit phase currents (i a , i b and i c ) when α 1 = π.

9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung eines Spannungszwischenkreisumrichters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf 1 und 9 Bezug nehmend startet das Verfahren bei Schritt 100. Der Controller 32 detektiert bei Schritt 105 die Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 12. Dann ermittelt der Controller 32 bei Schritt 110, ob die Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 12 größer als eine vorbestimmte Frequenz ist. In dem Fall, dass die Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 12 größer als die vorbestimmte Frequenz ist, überträgt der Controller 32 bei Schritt 115 das erste Signal, das den Umrichterschaltkreis 30 anweist, einen sinusförmigen Dreiphasenstrom ("den befohlenen Strom") auszugeben. In den Fall, dass die Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors 30 kleiner als die vorbestimmte Schwellenfrequenz ist, ermittelt der Controller 32 dann bei Schritt 120, ob die Amplitude der befohlenen Phasenströme von dem Umrichterschaltkreis 30 größer als die DC-Strombelastbarkeit des Umrichterschaltkreises 30 ist. In dem Fall, dass die Amplitude der befohlenen Phasenströme von dem Umrichterschaltkreis 30 kleiner als die DC-Strombelastbarkeit des Umrichterschaltkreises 30 ist, fährt der Controller 32 bei Schritt 115 fort, das erste Signal zu übertragen, um den Umrichterschaltkreis 30 zur Ausgabe eines sinusförmigen Dreiphasenstroms zu steuern. In dem Fall, dass die Amplitude der befohlenen Phasenströme von dem Umrichterschaltkreis 30 größer als die DC-Strombelastbarkeit des Umrichterschaltkreises 30 ist, überträgt der Controller 32 bei Schritt 125 ein zweites Signal, das den Umrichterschaltkreis 30 zur Ausgabe eines trapezförmigen Dreiphasenstroms steuert. Bei Schritt 130 werden der trapezförmige Dreiphasenstrom und der sinusförmige Dreiphasenstrom durch den Umrichterschaltkreis 30 an den AC-Motor 12 geliefert. Zusätzlich kann der Controller 32 die untere Breite (α1) und die obere Breite (α2) der trapezförmigen Kurvenform so wählen, dass 2π/3 ≤ α1 ≤ n und α1 + α2 = 4π/3. 9 FIG. 10 is a flowchart of a method of controlling a voltage source inverter according to an exemplary embodiment of the present invention. On 1 and 9 Referring to this step, the method starts 100 , The controller 32 detected at step 105 the basic output frequency of the AC motor 12 , Then the controller determines 32 at step 110 , whether the basic output frequency of the AC motor 12 is greater than a predetermined frequency. In the case that the basic output frequency of the AC motor 12 greater than the predetermined frequency, the controller transmits 32 at step 115 the first signal representing the inverter circuit 30 instructs to output a three-phase sinusoidal current ("the commanded current"). In the event that the basic output frequency of the AC motor 30 is less than the predetermined threshold frequency, the controller determines 32 then at step 120 whether the amplitude of the commanded phase currents from the inverter circuit 30 greater than the DC current carrying capacity of the converter circuit 30 is. In the case that the amplitude of the commanded phase currents from the inverter circuit 30 smaller than the DC current carrying capacity of the inverter circuit 30 is, drives the controller 32 at step 115 continues to transmit the first signal to the inverter circuit 30 to control the output of a three-phase sinusoidal current. In the case that the amplitude of the commanded phase currents from the inverter circuit 30 greater than the DC current rating of the inverter circuit 30 is, transfers the controller 32 at step 125 a second signal representing the inverter circuit 30 to output a trapezoidal three-phase current controls. At step 130 become the trapezoidal three-phase current and the sinusoidal three-phase current through the inverter circuit 30 to the AC motor 12 delivered. In addition, the controller 32 select the lower width (α 1) and the upper width (α 2) of the trapezoidal waveform such that 2π / 3 ≤ α 1 ≤ n and α 1 + α 2 = 4π / 3 system.

Während mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist es einzusehen, dass eine riesige Anzahl von Variationen existiert. Es ist auch einzusehen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungs formen nur Beispiele sind und nicht beabsichtigen, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Die voranstehende genaue Beschreibung stellt Fachleuten eher eine komfortable Anleitung zur Implementierung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen zur Verfügung. Es sollte verstanden sein, dass bei der Funktion und Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren juristischer Entsprechung offenbart ist.While at least an exemplary embodiment has been presented in the foregoing detailed description is to realize that a huge number of variations exist. It will also be appreciated that the exemplary embodiment or the exemplary embodiments are only examples and do not intend to limit the scope of protection Applicability or configuration of the invention in any Way to limit. The foregoing detailed description will be apparent to those skilled in the art rather a comfortable guide to implementing the example Embodiment or the exemplary embodiments to disposal. It should be understood that in the function and arrangement of Elements different changes carried out can be without departing from the scope of the invention, as in the attached claims and whose legal equivalent is disclosed.

Claims (20)

Verfahren zur Steuerung eines Wechselstrommotors (AC-Motors), wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass ein erster Vergleich durchgeführt wird, indem eine Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors mit einer vorbestimmten Frequenz verglichen wird; ein zweiter Vergleich durchgeführt wird, indem eine Stärke eines befohlenen Stroms mit einem vorbestimmten Gleichstrom (DC-Strom) verglichen wird; ein Motorstrom auf der Grundlage des ersten Vergleichs und des zweiten Vergleichs erzeugt wird; und der AC-Motor mit dem Motorstrom versorgt wird.Method for controlling an AC motor (AC motor), the method comprising the steps of one first comparison performed is determined by a basic output frequency of the AC motor with a predetermined Frequency is compared; a second comparison is performed by a strength of a commanded current compared to a predetermined DC current becomes; a motor current based on the first comparison and the second comparison; and the AC motor with the motor current is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens ein Steuern eines Spannungszwischenkreisumrichters zur Erzeugung des Stroms umfasst.The method of claim 1, wherein the step of Generating a control of a voltage source inverter for Generation of the current includes. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte DC-Strom eine DC-Strombelastbarkeit des Spannungszwischenkreisumrichters umfasst.The method of claim 2, wherein the predetermined DC current is a DC current rating of the voltage source inverter includes. Verfahren nach Anspruch 1, ferner ein Detektieren der Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors umfassend.The method of claim 1, further comprising detecting comprising the basic output frequency of the AC motor. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens ein Erzeugen eines Motorstroms mit einer sinusförmigen Kurvenform umfasst, wenn die Grundabtriebsfrequenz größer als die vorbestimmte Frequenz ist.The method of claim 1, wherein the step of Generating comprises generating a motor current having a sinusoidal waveform, if the basic output frequency is greater than the predetermined frequency is. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Durchführens des zweiten Vergleichs ein Vergleichen des befohlenen Stroms mit dem vorbestimmten DC-Strom umfasst, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist.The method of claim 1, wherein the step of performing of the second comparison, comparing the commanded current with the predetermined DC current when the basic output frequency is smaller than the predetermined frequency. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens ein Erzeugen eines Motorstroms mit einer sinusförmigen Kurvenform umfasst, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist und der befohlene Strom kleiner als der vorbestimmte Gleichstrom (DC-Strom) ist.The method of claim 1, wherein the step of Generating a motor current having a sinusoidal waveform includes, when the basic output frequency is less than the predetermined frequency and the commanded current is less than the predetermined DC (DC current) is. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens ein Erzeugen eines Motorstroms mit einer trapezförmigen Kurvenform umfasst, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist und der befohlene Strom größer als der vorbestimmte DC-Strom ist.The method of claim 1, wherein the step of Generating a motor current having a trapezoidal waveform includes, when the basic output frequency is less than the predetermined frequency and the commanded current is greater than is the predetermined DC current. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens ein Erzeugen eines Motorstroms mit einer trapezförmigen Kurvenform umfasst, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist und der befohlene Strom größer als der vorbestimmte DC-Strom ist, wobei die trapezförmige Kurvenform eine erste Kurvengestalteigenschaft (α1) und eine zweite Kurvengestalteigenschaft (α2) aufweist und wobei 2π/3 ≤ α1 ≤ π und α1 + α2 = 4π/3.The method of claim 1, wherein the step of generating comprises generating a motor current having a trapezoidal waveform when the fundamental output frequency is less than the predetermined frequency and the commanded current is greater than the predetermined DC current, the trapezoidal waveform having a first curve shape characteristic. α 1 ) and a second curve shape property (α 2 ) and wherein 2π / 3 ≤ α 1 ≤ π and α 1 + α 2 = 4π / 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Durchführens des ersten Vergleichs ein Vergleichen der Grundabtriebsfrequenz mit einer vorbestimmten Frequenz von etwa 3 Hz umfasst.The method of claim 1, wherein the step of performing the first comparison, a comparison of the basic output frequency at a predetermined frequency of about 3 Hz. Verfahren zur Steuerung eines sinusförmigen AC-Motors, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass eine Grundabtriebsfrequenz des sinusförmigen AC-Motors und eine befohlene Stromstärke detektiert wird; ein erster Strom, der eine sinusförmige Kurvenform aufweist, erzeugt wird, wenn die Grundabtriebsfrequenz größer als eine vorbestimmte Frequenz ist; der erste Strom erzeugt wird, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist und die befohlene Stromstärke kleiner als ein vorbestimmter DC-Strom ist; ein zweiter Strom, der eine trapezförmige Kurvenform aufweist, erzeugt wird, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist und die befohlene Stromstärke größer als der vorbestimmte DC-Strom ist; und der sinusförmige AC-Motor mit dem ersten Strom oder dem zweiten Strom versorgt wird.A method of controlling a sinusoidal AC motor, the method comprising the steps of detecting a fundamental output frequency of the AC sinusoidal motor and a commanded current magnitude; generating a first current having a sinusoidal waveform when the fundamental output frequency is greater than a predetermined frequency; the first current is generated when the fundamental output frequency is less than the predetermined frequency and the commanded current is less than a predetermined DC current; generating a second current having a trapezoidal waveform when the fundamental output frequency is less than the predetermined frequency and the commanded current is greater than the predetermined DC current; and the sinusoidal AC motor is supplied with the first current or the second current. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die trapezförmige Kurvenform eine erste Kurvengestalteigenschaft (α1) und eine zweite Kurvengestalteigenschaft (α2) aufweist, wobei der Schritt des Erzeugens eines zweiten Stroms ein Wählen der ersten Kurvengestalteigenschaft (α1) und der zweiten Kurvengestalteigenschaft (α2) umfasst, wobei 2π/3 ≤ α1 ≤ π und α1 + α2 = 4π/3.The method of claim 11, wherein the trapezoidal waveform has a first curve shape characteristic (α 1) and a second curve shape characteristic (α 2), wherein the step of generating a second stream, select the first curve shape characteristic (α 1) and the second curve shape characteristic (α 2 ), wherein 2π / 3 ≦ α 1 ≦ π and α 1 + α 2 = 4π / 3. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Erzeugens eines ersten Stroms mit einer sinusförmigen Kurvenform, wenn die Grundabtriebsfrequenz größer als eine vorbestimmte Frequenz ist, ein Anweisen eines Spannungszwischenkreisumrichters zur Erzeugung des ersten Stroms umfasst; wobei der Schritt des Erzeugens des ersten Stroms, wenn die Grundabtriebsfrequenz größer als die vorbestimmte Frequenz ist und die befohlene Stromstärke kleiner als ein vorbestimmter DC-Strom ist, ein Anweisen eines Spannungszwischenkreisumrichters zur Erzeugung des ersten Stroms umfasst; und wobei der Schritt des Erzeugens eines zweiten Stroms ein Steuern eines Spannungszwischenkreisumrichters zur Erzeugung des zweiten Stroms umfasst.The method of claim 11, wherein the step of Generating a first current having a sinusoidal waveform when the Basic output frequency greater than a predetermined frequency is instructing a voltage source inverter for generating the first stream; the step generating the first current when the basic output frequency greater than the predetermined frequency is smaller and the commanded current is smaller as a predetermined DC current is instructing a voltage source inverter to generate the first stream comprises; and wherein the step of generating controlling a voltage source inverter for generating the second stream. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der vorbestimmte DC-Strom eine DC-Strombelastbarkeit des Spannungszwischenkreisumrichters umfasst.The method of claim 13, wherein the predetermined DC current is a DC current rating of the voltage source inverter includes. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die befohlene Stromstärke eine Phasenstromstärke von dem Spannungszwischenkreisumrichter an den AC-Motor umfasst.The method of claim 13, wherein the commanded amperage a phase current intensity from the voltage source inverter to the AC motor. Spannungszwischenkreisumrichter zur Steuerung eines Drehmomentabtriebs eines AC-Motors, wobei der Spannungszwischenkreisumrichter umfasst: einen Controller, der eingerichtet ist um: eine Grundabtriebsfrequenz des AC-Motors mit einer vorbestimmten Frequenz zu vergleichen; eine befohlene Stromstärke des Spannungszwischenkreisumrichters mit einem vorbestimmten DC-Strom zu vergleichen; und ein Signal auf der Grundlage der Grundabtriebsfrequenz und der befohlenen Stromstärke zu übertragen; und ein Schaltnetzwerk, das einen mit dem Controller gekoppelten Eingang und einen Ausgang aufweist, der zur Kopplung mit dem AC-Motor eingerichtet ist, wobei das Schaltnetzwerk eingerichtet ist, um in Ansprechen auf das Signal einen Strom zu erzeugen, wobei der Strom auf der Grundlage des Signals eine Kurvenform aufweist, die aus einer sinusförmigen Kurvenform und einer trapezförmigen Kurvenform gewählt wird.Voltage source inverter for controlling a Torque output of an AC motor, wherein the voltage source inverter includes: a controller that is set up to: a Basic output frequency of the AC motor with a predetermined frequency to compare; a commanded current of the voltage source inverter compare with a predetermined DC current; and a signal on the basis of the basic output frequency and the commanded current; and a switching network that has one coupled to the controller Input and has an output for coupling with the AC motor is set up, wherein the switching network is set up to in response to the signal to generate a current, wherein the Current based on the signal has a waveform that from a sinusoidal waveform and a trapezoidal Waveform selected becomes. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 16, wobei der Controller ferner eingerichtet ist, um: ein erstes Signal zu übertragen, wenn die Grundabtriebsfrequenz größer als die vorbestimmte Frequenz ist; das erste Signal zu übertragen, wenn die Grundabtriebsfrequenz kleiner als die vorbestimmte Frequenz ist und die befohlene Stromstärke kleiner als der vorbestimmte DC-Strom ist; und ein zweites Signal zu übertragen, wenn die Grundabtriebsfrequenz größer als die vorbestimmte Frequenz ist und die befohlene Stromstärke größer als der vorbestimmte DC-Strom ist.Voltage-source converter according to claim 16, wherein the controller is further configured to: a first Transmit signal, when the basic output frequency is greater than the predetermined frequency; the to transmit first signal when the basic output frequency is less than the predetermined frequency and the commanded current is less than the predetermined DC current; and a second one Transmit signal, when the basic output frequency is greater than the predetermined frequency and the commanded current greater than is the predetermined DC current. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 17, wobei das Schaltnetzwerk ferner eingerichtet ist, um: einen ersten Strom mit einer sinusförmigen Kurvenform in Ansprechen auf das erste Signal zu erzeugen; und einen zweiten Strom mit einer trapezförmigen Kurvenform in Ansprechen auf das zweite Signal zu erzeugen.Voltage-source converter according to claim 17, wherein the switching network is further arranged to: one first current with a sinusoidal Generate waveform in response to the first signal; and one second stream with a trapezoidal Generate waveform in response to the second signal. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 16, wobei der Controller ferner eingerichtet ist, um: eine erste Kurvengestalteigenschaft (α1) der trapezförmigen Kurvenform und eine zweite Kurvengestalteigenschaft (α2) der trapezförmigen Kurvenform zu wählen, wobei 2π/3 ≤ α1 ≤ π und α1 + α2 = 4π/3; und das zweite Signal auf der Grundlage der ersten Kurvengestalteigenschaft (α1) und der zweiten Kurvengestalteigenschaft (α2) zu erzeugen.The voltage source inverter of claim 16, wherein the controller is further configured to: select a first curve shape characteristic (α 1 ) of the trapezoidal waveform and a second curve shape characteristic (α 2 ) of the trapezoidal waveform, wherein 2π / 3 ≤ α 1 ≤ π and α 1 + α 2 = 4π / 3; and generate the second signal based on the first curve shape property (α 1 ) and the second curve shape property (α 2 ). Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 16, wobei der vorbestimmte DC-Strom eine DC-Strombelastbarkeit des Spannungszwischenkreisumrichters umfasst und wobei die befohlene Stromstärke eine befohlene Phasenstromstärke des Spannungszwischenkreisumrichters umfasst.Voltage-source converter according to claim 16, wherein the predetermined DC current is a DC current capability of the voltage source inverter and wherein the commanded current strength is a commanded phase current rating of the voltage source inverter includes.
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